高纯石英(SiO_(2))评述(二):晶格杂质的活化与分离技术

高纯石英著以杂质极少、纯度极高,现已广泛地应用于光纤通信、光伏、航空航天、半导体显示等高新技术产业。广泛赋存于石英晶体结构中的微量金属、非金属元素(H、Li、B、Na、Al、P、K、Ca、Fe、Ti等)因被Si-O-Si键紧密束缚而难以被常规的选矿技术分离。本文详细地阐述了高纯石英中被晶格束缚的微量元素赋存机制,并对国际上高品质石英晶体结构中的微量元素的先进分离技术进行了全面、系统地概述;基于近年来我国高纯石英基础理论研究进展,对我国高纯石英晶格杂质分离的基础理论研究提出合理化的科学建议。

关于高纯石英原料矿石地质学评价方法的探讨

高纯石英资源是一种重要的战略性资源。本文结合高纯石英成矿地质特征及其对后期选矿提纯、材料加工等的影响,系统总结了高纯石英原料中杂质的赋存状态、形成机理以及评价方法等,得出:(1)可以作为高纯石英原料的潜在岩石类型有花岗伟晶岩(包括不含暗色矿物的伟晶状花岗岩)、脉石英以及水晶,岩浆演化晚期的伟晶状花岗岩-伟晶岩早期阶段的NYF型花岗伟晶岩结晶形成的石英纯度更高,后期适当的变形变质作用更有利于高纯石英矿床的形成。高纯石英原料矿石中石英矿物呈现无色透明至半透明,矿物构造裂隙少,伟晶岩型矿石矿物组成通常为石英、钠长石、条纹长石、白云母等,黑云母等暗色矿物含量极少,基本不见锂辉石、独居石等稀有金属矿物和电气石、萤石等含挥发分矿物。(2)影响高纯石英的主要地质因素包括脉石矿物及晶界杂质、包裹体、晶格杂质等。其中包裹体类型、数量和尺寸是包裹体评价的关键指标,天然石英矿物中的气液两相包裹体、矿物包裹体和<10μm包裹体应尽量少;Al和Ti是晶格杂质元素评价标志性元素,通常要求天然石英矿物中Al<50×10-6和Ti<10×10-6。(3)建议按照手标本特征-石英矿物特征-石英中包裹体特征-晶格元素赋存状态及含量的顺序,从宏观到微观,综合借助光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、阴极荧光光谱分析系统(SEM-CL)、激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪(LA-ICP-MS)等开展地质学评价和研究工作。

南秦岭安康地区高纯石英用脉石英矿特征及质量影响因素

南秦岭安康地区志留系梅子垭组千枚岩中赋存丰富的脉石英矿产资源,但其作为高纯石英原料研究程度低,尤其是对其中影响石英提纯的痕量杂质元素含量及其赋存状态缺乏系统认识,很大程度制约了该区高纯石英原料的质量评价和进一步的找矿突破。本文在厘定安康地区脉石英地质发育特征的基础上,对研究区产出的3件脉状石英样品(AK200、AK201、AK202)开展了样品杂质元素检测,对样品矿物学特征、杂质赋存形式和可提纯性能进行了研究,进而进行了提纯实验,结果显示,3件样品提纯后SiO_(2)含量分别为99.993 11%、99.997 66%和99.998 58%,均达到高纯石英产品质量要求,其中AK202样品提纯后达到4N8级。研究表明,提纯后Al、Ti、Na、K为主要杂质元素,Al可能以杂质矿物、晶格杂质两种方式存在;Ti可能多以晶格杂质的方式存在;Na、K多以流体包裹体的方式存在;杂质矿物、流体包裹体、晶格杂质对该区脉石英质量均产生不同程度影响,其中流体包裹体为主要影响因素,晶格杂质次之,杂质矿物影响最小。这一结论对于评价该区的脉石英矿产资源质量、明确今后找矿目标体特征具有重要参考意义。